应用频率误差修正的高灵敏度GPS信号捕获技术

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1、万方数据第30卷第8期2009年8月哈尔滨工程大学学报JournalofHarbinEngineeringUniversityV01．30№．8Aug．2009doi：10．3969／j．issn．1006—7043．2009．08．007应用频率误差修正的高灵敏度GPS信号捕获技术丁继成，赵琳，余小辉(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：为提高弱信号环境下GPS捕获的灵敏度和频率精度，分析了差分相干捕获的输出特性，并对捕获频率误差的分布性进行理论推导．在此基础上提出在捕获过程中将频率误差修正值通过反馈环路实时引入本地振荡器，使修正

2、后的sinc项趋近于1．理论分析与性能评估结果表明，差分相干输出近似服从高斯分布，提出的方案在处理低信噪比的GPS信号时，灵敏度优于非相干法2dB、标准差分法0．5dB；在给定的积分时间下，捕获得到的多普勒频率均值与实际值的误差小于5Hz，标准差小于20Hz，而且具有捕获频率精度随积分时间增加而提高的优点，能够满足后续弱信号跟踪要求．关键词：GPS；灵敏度；差分相干捕获；频率误差修正中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1006-7034(2009)08-0887’．-96AhighlysensitiveGPSsignalacquisitio

3、ntechniqueusingfrequencyerrorcorrectionDINGJi—cheng，ZHAOLin，YUXiao—hui(CoUegeofAutomation，HarbinEngineefingUniversity，Harbin150001，China)Abstract：ToenhanceGPSsignalacquisitionsensitivityandfrequencyprecisioninaweaksignalenvironment，adifferentialcoherentsignalacquisitiontechniquew

4、asevolved．Distributionoffrequencyerrorscausedbysignalae·quisitionWasanalyzedindetail．Onthisbasis，afrequencyerrorcorrectionacquisitionmethodwasputforward．Thismethodmakeslocalcarrierandcodeoscillatorfrequencycorrectionsthroughafrequencyerrorfeedbackloop．Itistheoreticallyabletomakec

5、onvergetoone．TheanalysisandtestingresultsvalidatedthatwhenprocessingGPSsignalswithlowSNR，themodifieddifferentialacquisitionschemeenhancessensitivity2dBmorethannon-coherenttechniquesand0．5dBmorethanthedifferentialcoherentmethod．Giventhetimeoftheintegral，themeanerroroftheDopplerfre

6、quencyislessthan5Hz，andstandarderrorislessthan20Hz．Mostimportant，theacquisitionfre—quencyprecisionincreaseswithprolongationoftheintegraltime，satisfyingrequirementsofthenextstepintrackingweakGPSsignals．TheseresultsareidealfortrackingweakGPSsignals．Keywords：GPS；sensitivity；differen

7、tialcoherentacquisition；frequencyerrorcorrection随着GPS应用的逐步深入，在室内、隧道等环境下的微弱信号处理技术正成为目前研究的热点，鉴于其特殊的应用环境，接收信号的信噪比小于34dB／Hz，如室内接收到的信号通常比室外低10～30dB／Hz⋯．对采用码分多址技术的GPS系统，信号捕获需要的高处理增益，通常采用延长积分时间的方法来获得，为消除导航电文数据位边界的影响，JamesB．YTsui提出采用半比特法嵋’，将20ms收稿日期：2008-09-04．基金项目：国家自然科学基金资助项目(60474046)

8、．作者简介：丁继成(1980一)，男。博士研究生，E·mail：Aaroll．h